Detalles del proyecto
Descripción
RESUMEN EJECUTIVO
El petróleo y el carbón son fuentes energéticas críticas en disponibilidad para muchos países. Sin embargo, a nivel mundial se busca disminuir la dependencia energética de estos combustibles a través de la inclusión de energías renovables, energía nuclear y gas natural de esquisto (gas shale) en su canasta energética. Además, durante muchos años, el hidrógeno ha sido visto como un combustible potencial del futuro, aunque no está del todo listo para implementación económica. El sentimiento en torno al hidrógeno ha ido cambiando, y a partir de 2021 ha pasado por un
punto de inflexión en la innovación para el hidrógeno, donde gana aceptación como una parte potencial realista del sistema energético. Para aquellos países con objetivos netos cero, el hidrógeno se considera un energético clave lo que, a su vez, está impulsando a muchos países a comenzar a desarrollar estrategias nacionales de hidrógeno (The World Energy Council, 2021). De ahí la importancia de profundizar en la investigación y desarrollo de métodos de producción de hidrógeno que sean competitivos en términos económicos y de bajo impacto ambiental.
Con base en lo anterior, en el presente programa se busca desarrollar un sistema de producción de hidrógeno a partir del uso de transportadores sólidos de oxígeno (TSO), mediante la valorización del biogás generado en plantas de tratamiento de aguas residuales a través de la tecnología de Chemical Looping. Al mismo tiempo, el proyecto pretende realizar un estudio de viabilidad técnico y económico para evaluar el potencial que esta tecnología tiene para la producción de hidrógeno en Colombia, en comparación con otras tecnologías disponibles para el mismo fin. Para lograr
los objetivos, se desarrollarán TSO a partir de materiales de bajo costo disponibles en Colombia. Estos TSO se emplearán en la producción de hidrógeno, por medio de un reactor de Chemical Looping en un prototipo a con nivel de madurez tecnológica TRL 4, al igual que en reactores piloto en escala TRL 5 y TRL 6. Paralelo al desarrollo de los TSO y los reactores, se realizará un estudio de vigilancia tecnológica y un estudio de factibilidad de implementación de la tecnología desarrollada por medio del análisis georeferenciado de disponibilidad de fuentes de biogás y de materiales
para la producción de TSO.
El petróleo y el carbón son fuentes energéticas críticas en disponibilidad para muchos países. Sin embargo, a nivel mundial se busca disminuir la dependencia energética de estos combustibles a través de la inclusión de energías renovables, energía nuclear y gas natural de esquisto (gas shale) en su canasta energética. Además, durante muchos años, el hidrógeno ha sido visto como un combustible potencial del futuro, aunque no está del todo listo para implementación económica. El sentimiento en torno al hidrógeno ha ido cambiando, y a partir de 2021 ha pasado por un
punto de inflexión en la innovación para el hidrógeno, donde gana aceptación como una parte potencial realista del sistema energético. Para aquellos países con objetivos netos cero, el hidrógeno se considera un energético clave lo que, a su vez, está impulsando a muchos países a comenzar a desarrollar estrategias nacionales de hidrógeno (The World Energy Council, 2021). De ahí la importancia de profundizar en la investigación y desarrollo de métodos de producción de hidrógeno que sean competitivos en términos económicos y de bajo impacto ambiental.
Con base en lo anterior, en el presente programa se busca desarrollar un sistema de producción de hidrógeno a partir del uso de transportadores sólidos de oxígeno (TSO), mediante la valorización del biogás generado en plantas de tratamiento de aguas residuales a través de la tecnología de Chemical Looping. Al mismo tiempo, el proyecto pretende realizar un estudio de viabilidad técnico y económico para evaluar el potencial que esta tecnología tiene para la producción de hidrógeno en Colombia, en comparación con otras tecnologías disponibles para el mismo fin. Para lograr
los objetivos, se desarrollarán TSO a partir de materiales de bajo costo disponibles en Colombia. Estos TSO se emplearán en la producción de hidrógeno, por medio de un reactor de Chemical Looping en un prototipo a con nivel de madurez tecnológica TRL 4, al igual que en reactores piloto en escala TRL 5 y TRL 6. Paralelo al desarrollo de los TSO y los reactores, se realizará un estudio de vigilancia tecnológica y un estudio de factibilidad de implementación de la tecnología desarrollada por medio del análisis georeferenciado de disponibilidad de fuentes de biogás y de materiales
para la producción de TSO.
Objetivo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar un proceso integral para la obtención de hidrógeno de bajas emisiones a partir de biogás producido en plantas de tratamiento de aguas residuales usando transportadores sólidos de oxígeno de bajo costo
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Desarrollar transportadores sólidos de oxígeno basados en minerales colombianos, residuos minerales industriales y materiales de referencia en chemical looping.
2. Evaluar la reactividad redox de los transportadores sólidos de oxígeno (vía chemical looping) en ambiente de laboratorio (TRL 3-4) para la producción de hidrógeno de bajas emisiones.
3. Poner a punto un prototipo (nivel de madurez tecnológico TRL 5) para la producción de hidrógeno usando los transportadores sólidos de oxígeno desarrollados.
4. Validar el rendimiento de un transportador sólido de oxígeno para el reformado de biogás simulado mediante chemical looping en escala relevante (nivel de madurez tecnológico TRL 6).
5. Realizar un estudio de escalado y de viabilidad técnico-económica para la producción de hidrógeno a partir de biogás usando un transportador sólido de oxígeno de bajo costo, teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la parte técnica del proyecto.
6. Realizar un estudio para conocer el conjunto de alternativas tecnológicas disponibles para la producción de hidrógeno de bajas emisiones y posicionar comparativamente la tecnología de chemical looping para su implementación en el país.
Desarrollar un proceso integral para la obtención de hidrógeno de bajas emisiones a partir de biogás producido en plantas de tratamiento de aguas residuales usando transportadores sólidos de oxígeno de bajo costo
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Desarrollar transportadores sólidos de oxígeno basados en minerales colombianos, residuos minerales industriales y materiales de referencia en chemical looping.
2. Evaluar la reactividad redox de los transportadores sólidos de oxígeno (vía chemical looping) en ambiente de laboratorio (TRL 3-4) para la producción de hidrógeno de bajas emisiones.
3. Poner a punto un prototipo (nivel de madurez tecnológico TRL 5) para la producción de hidrógeno usando los transportadores sólidos de oxígeno desarrollados.
4. Validar el rendimiento de un transportador sólido de oxígeno para el reformado de biogás simulado mediante chemical looping en escala relevante (nivel de madurez tecnológico TRL 6).
5. Realizar un estudio de escalado y de viabilidad técnico-económica para la producción de hidrógeno a partir de biogás usando un transportador sólido de oxígeno de bajo costo, teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la parte técnica del proyecto.
6. Realizar un estudio para conocer el conjunto de alternativas tecnológicas disponibles para la producción de hidrógeno de bajas emisiones y posicionar comparativamente la tecnología de chemical looping para su implementación en el país.
Resultados esperados
RESULTADOS ESPERADOS
1. Documento técnico sobre el desarrollo de transportadores de oxígeo de bajo costo, resultados de reactividad redox y desempeño de los materiales en prototipo para la producción de hidrígeno a partir de biogás.
2. Documento técnico con resultados de evaluación y validación experimental escala piloto o relevante (TRL 5-6) para la producción de hidrógeno a partir de biogás a usando un transportador de oxígeno de bajo costo.
3. Documento con indicadres de sostenibilidad (social, ambiental y económica) para la producción de hidrógeno a partir de biogás vía chemical looping.
4. Realización de un taller de carácter nacional sobre la socialización de posibilidades tecnológicas para la producción de hidrógeno de bajas emisiones y socialización de resultados.
5. Base de datos sobre alternativas tecnológicas viables y promisorias para la producción de hidrógeno de bajas emisiones.
6. Documento con mapa de ruta tecnológica para el país relacionado con la producción de hidrógeno de bajas emisiones.
6. Formación de cinco jóvenes investigadores con competencias sobre la producción de hidrógeno a partr de biogás usando transportadores sólidos de oxígeno.
7. Desarrollo de dos estancias posdoctorales relacionada con el desarrollo de transportadores sólidos de oxígeno de bajo costo y su aplicación para la producción de hidrógeno a partr de biogás.
8. Vinculación de dos estudiantes de maestría, cuyos trabajos de investigación estarán relacionados con el desarrollo de transportadores sólidos de oxígeno de bajo costo y su aplicación para la producción de hidrógeno a partr de biogás.
1. Documento técnico sobre el desarrollo de transportadores de oxígeo de bajo costo, resultados de reactividad redox y desempeño de los materiales en prototipo para la producción de hidrígeno a partir de biogás.
2. Documento técnico con resultados de evaluación y validación experimental escala piloto o relevante (TRL 5-6) para la producción de hidrógeno a partir de biogás a usando un transportador de oxígeno de bajo costo.
3. Documento con indicadres de sostenibilidad (social, ambiental y económica) para la producción de hidrógeno a partir de biogás vía chemical looping.
4. Realización de un taller de carácter nacional sobre la socialización de posibilidades tecnológicas para la producción de hidrógeno de bajas emisiones y socialización de resultados.
5. Base de datos sobre alternativas tecnológicas viables y promisorias para la producción de hidrógeno de bajas emisiones.
6. Documento con mapa de ruta tecnológica para el país relacionado con la producción de hidrógeno de bajas emisiones.
6. Formación de cinco jóvenes investigadores con competencias sobre la producción de hidrógeno a partr de biogás usando transportadores sólidos de oxígeno.
7. Desarrollo de dos estancias posdoctorales relacionada con el desarrollo de transportadores sólidos de oxígeno de bajo costo y su aplicación para la producción de hidrógeno a partr de biogás.
8. Vinculación de dos estudiantes de maestría, cuyos trabajos de investigación estarán relacionados con el desarrollo de transportadores sólidos de oxígeno de bajo costo y su aplicación para la producción de hidrógeno a partr de biogás.
Título corto | Oxígeno de bajo costo |
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Sigla | Oxígeno de bajo costo |
Estado | Finalizado |
Fecha de inicio/Fecha fin | 16/01/23 → 16/01/25 |
Palabras clave
- Oxígeno de bajo costo